“银河四面体”的对称性破缺与奇偶校验违规有关——物理世界

美国天文学家发现亿万光等星系的相对位置出乎意料的不对称–相隔多年。 这种现象可以用被认为在大爆炸后不久发生的自然法则的对称性破缺来解释。 因此，该观测结果可能有助于解释为什么在可观测宇宙中物质似乎比反物质多得多。

这一发现是通过分析一个包含超过 XNUMX 万个星系的数据库而得出的 重子振荡光谱调查 （老板）。 这项研究是由 侯佳敏 和 扎卡里斯莱皮安 在佛罗里达大学，和 罗伯特·卡恩 在加利福尼亚州的劳伦斯伯克利国家实验室，他发现了意想不到的模式。

观测与宇称对称有关，宇称适用于粒子物理标准模型中的长程电磁和引力相互作用。 奇偶校验要求物理系统的行为与其镜像相同。 例如，人的手是彼此的镜像，但物理定律同样适用于右手和左手。

奇偶校验违反

然而，在微观世界中，宇称对称性可能会被弱相互作用破坏，也可能被强相互作用破坏——这两种相互作用都发生在非常短的距离内。

三人组通过在相隔 65 万到 500 亿光年的星系四联体之间画线，在非常大的尺度上探索了宇称对称性–年。 正如他们在最近的一篇论文中所展示的那样 “物理评论快报”, 然后可以分析由此练习创建的四面体以寻找违反宇称的证据。

现在，他们报告了这项研究的结果，Slepian 将其描述为“巨大的惊喜”。

该团队根据星系与其最近和最远伙伴的连接方式定义了右手和左手星系四面体。 他们发现具有一种旋手性的星系明显多于另一种。

银河四面体

“对于任何给定的星系分布，我们假设聚类在任何星系的旋转下都是不变的，”Slepian 解释道。 “所以，如果我坐在一个星系中，无论我转动头部观察，我都应该看到聚类模式平均是相同的。 然而，相反，我们在它们的镜像上看到了过多的四面体。”

尽管效果很强，但这种惯用手的原因仍然是个谜。 重力是唯一已知的可以作用于星系之间巨大距离的力，它不应该违反宇称。 相反，Slepian 说，这种不对称性“一定在宇宙历史的更早时期就已经存在，当时其他力量在起作用”。

这将我们带回到宇宙暴胀时期，大约发生在 10 年前 ^{- 33} 大爆炸之后。 在这一点上，宇宙经历了短暂的极速膨胀。 物理学家认为，膨胀过程中的量子涨落已经扩展成为宇宙的大尺度结构。 因此，膨胀期间存在的任何宇称违反都可能在 13.7 亿年后的宇宙中如何分布星系中留下印记。

 这种奇偶校验违规的起源仍然未知。 “它可能是一种新的力量，或者一种新的粒子，在当时作用于量子尺度，”Slepian 说。

缺少反物质

这种对星系分布的宇称违反的潜在观察是令人兴奋的消息。 除了暗示存在超越标准模型的物理学之外，还可以帮助解决物理学中另一个最深奥的谜团：为什么宇宙中的物质比反物质多得多。

标准模型预测在大爆炸中应该形成等量的物质和反物质。 如果发生这种情况，物质和反物质就会相互湮灭，让宇宙中的任何一个都没有。 对我们来说幸运的是，似乎留下了过多的物质——一种称为重子发生的现象。

导致这次最新天文观测的宇称违反的机制也可能与重子发生有关。

第五种力量可以解释矮星系令人费解的轨道

“有一系列机制可以导致奇偶校验违规，所有这些都是推测性的，”Slepian 说。 他引用了称为轴子的假设粒子，或者在大爆炸的高能量中表现不同的基本力之一。 “虽然不能保证在星系中产生这种宇称违反的任何机制也可以解释重子发生，但我认为肯定存在某种关系。”

虽然这种银河不对称性的存在尚未确定无疑，但这些发现为标准模型之外的暴胀和物理学提供了强有力的证据。 然而，数据中的系统错误可能是导致观察结果的原因。 Slepian 说：“一旦在不同仪器、不同软件和不同人员采集的不同数据集中看到相同的信号，我会感觉好很多。”

Slepian、Hou 和 Cahn 都是科学团队的成员 暗能量光谱仪 (DESI) 在基特峰国家天文台。 它将观测超过 35 万个星系，三人打算使用 DESI 进行进一步观测以证实他们的发现。

结果描述在 皇家天文学会月刊.

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• Sumber: https://physicsworld.com/a/symmetry-breaking-in-galactic-tetrahedrons-linked-to-parity-violation/